Орнитологический мониторинг и его цели

В настоящее время в большинстве стран Европы и Северной Америки существуют широкомасштабные системы слежения за населением птиц, которые принято называть орнитологическим мониторингом. Орнитологический мониторинг подразумевает также оперативную оценку численности популяций отдельных видов и видового разнообразия всех птиц. При этом выявляются популяционные тренды, или долговременные тенденции изменения численности отдельных видов и населения птиц в целом, и определяются основные факторы среды, определяющие изменения численности птиц во временном и территориальном аспектах. Орнитологический мониторинг базируется на различных методах учетов птиц, которые реализуются в локальном, региональном и глобальном масштабах. Из этих методов и соответствующих им программ исследований наиболее известны североамериканские рождественские учеты зимующих птиц и точечные учеты гнездящихся птиц (на круговых площадках), а также европейские учеты птиц методами трансектов (линейных маршрутов), картирования гнездовых территорий. Существуют национальные и общеевропейская программы составления атласов птиц на основе обследования сплошных или выборочных квадратов растровой сети. Все эти программы орнитомониторинга имеют важное научное и природоохранное значение.

Орнитологический мониторинг в России.

Российскими орнитологами к середине XX в. были достигнуты значительные успехи в развитии методов учета и идей ландшафтной орнитогеографии, которые послужили основой для интенсивного развития учетных работ и количественных исследований птичьего населения. В результате учеты стали обычным компонентом орнитологических исследований, однако национальная программа орнитомониторинга в нашей стране до сих пор не разработана и не реализована. Возможности использования опыта аналогичных зарубежных исследований в России сильно ограничены в связи со своеобразием природных и социальных условий, культурными и методическими традициями, инфраструктурой науки и современным экономическим положением. Развитию и разработке общероссийского подхода к проблеме препятствуют малонаселенность, труднодоступность и удаленность от научных центров многих обширных регионов нашей страны. Орнитологи-любители, которые реализуют многие мониторинговые программы на Западе, в России крайне малочисленны, а профессионалов явно не хватает для реализации подобных исследований. Например, в Предуралье, на Урале и в Западной Сибири на одного орнитолога-профессионала приходится территория в 150 000 км2. Вместе с тем, вследствие обширности территории, именно в России наиболее развит ландшафтно-зональный подход в географии, экологии и зоологии, в том числе в изучении населения птиц. В нашей стране существуют многие элементы инфраструктуры для организации орнитомониторинга. Это заповедники и другие охраняемые территории, вузы с биостанциям, НИИ, орнитологические общества, служба госохотнадзора, юннатские кружки. При повышении уровня экологического просвещения в школах и соответствующей подготовке учителей будет возможно получать информацию об обычных видах через школы, используя разнообразные формы внеурочной работы с учащимися. Итак, учитывая изложенное, реализация мониторинговых исследований в России представляется в виде нескольких программ.

• 1. Состояние локальных фаун. Слежение за состоянием отдельных фаун, в первую очередь на охраняемых территориях. Изучение фенологии, характера пребывания, существенных изменений численности. Требуется десятилетняя периодичность обобщения материалов, которые можно рассматривать как эталонные по отношению к другим территориям.
• 2. Региональные атласы птиц для зон антропогенной трансформации. Изучение местных антропогенных воздействий и планирование природоохранных мероприятий, основанное на мониторинге фаун, популяций и орнитокомплексов. Эти исследования можно проводить силами региональных орнитологических обществ с десятилетней повторностью, а по индикаторным, исчезающим и особо ценным видам — ежегодно.
• 3. Динамика популяций и орнитокомплексов на эталонных участках. Исследования фоновых видов орнитологами-профессионалами на постоянных площадках с картированием гнездовых территорий с ежегодной повторностью.
• 4. Динамика населения птиц на обширных территориях. Оценка состояния населения птиц на обширной территории и связи пространственно-временной изменчивости орнитокомплексов с факторами среды
• 1

Составление карт населения птиц. Проводятся профессиональными орнитологами и квалифицированными студентами с использованием маршрутных учетов птиц на ландшафтно-зональной основе и с последующей экстраполяцией на необследованные территории с десятилетней периодичностью.

• 5. Экологические или таксономические группы видов. Инвентаризация и мониторинг численности отдельных групп видов, требующих специальных методов учета, проводимые заинтересованными специалистами. Учеты гусеобразных, куликов, дневных хищников, колониальных морских птиц и других групп, выполняемые 1 раз в каждые 10 лет.
• 6. Ресурсы охотничъе-промысловых птиц. Изучение численности, распределения, размещения и запасов птиц, служащих объектами охотничьего промысла, методами наземных и авиаучетов, выполняемых ежегодно. Проводится службой Госохотнадзора с привлечением профессиональных орнитологов.
• 7. Кадастр редких видов. Оценка экологического состояния популяций редких и исчезающих видов для ведения федеральной и региональных Красных книг и разработки мер охраны этих видов. Выполняется сотрудниками заповедников, другими орнитологами-профессионалами и региональными орнитологическими обществами с десятилетней повторностью.
• 8. Кольцевание. Изучение демографических параметров местных и пролетных популяций на примере фоновых, индикаторных и редких видов. Проводится сотрудниками орнитологических станций и других организаций, занимающихся кольцеванием птиц, ежегодно.

Применению географического подхода к орнитомониторингу могут препятствовать периодические изменения в населении птиц, связанные с климатическими и иными изменениями в местах гнездования, миграций и зимовок птиц. Однако в умеренном климатическом поясе годовые отличия сообществ значительно меньше, чем пространственная изменчивость населения, и существенны лишь при коренной трансформации местообитаний при вырубке лесов, распашке сельскохозяйственных земель, строительстве городов, создании водохранилищ и т. п. Поэтому многолетнее слежение за орнитокомплексами на постоянных эталонных участках хотя и необходимо, но недостаточно и часто бывает мало эффективным, поскольку требуются длительные ряды наблюдений. При этом более целесообразно использовать географические методы мониторинга, когда население птиц одновременно оценивается в разных стадиях сукцессий или трансформаций местообитаний. Эти стадии, или территориальные градиенты изменений орнитокомплексов, могут интерпретироваться и как временные ряды. При этом можно оценить суммарное влияние нарушения ландшафтов на население птиц по соотношению площадей, занимаемых различными типами местообитаний. Сведения об этих изменениях могут считываться с общих и специальных (тематических) природно-географических карт, аэрои космических снимков. Это позволяет выявить наиболее общие тенденции динамики изменений населения птиц и оценить их в будущем по географическим прогнозам изменений среды обитания; определить ресурсы охотничье-промысловых видов; установить численность редких и исчезающих птиц, нуждающихся в охране; выявить общие ресурсы птиц в биосферном и кадастровом плане. В практических целях результаты подобных работ могут использоваться при экологической экспертизе и оценке последствий реализации различных проектов, связанных с изменением ландшафтных условий.

Подобные исследования имеют и другое, не менее важное научнопознавательное значение. Они используются для выявления закономерностей пространственной и временной изменчивости населения птиц, потому что не существует реальной возможности пересчитать всех особей индивидуально, как это, например, делается для ряда видов птиц в западноевропейских странах. Поэтому орнитологический мониторинг должен включать в себя анализ, моделирование и прогнозирование, а не только повторяющуюся оценку состояния и слежение за населением птиц. Эти представления реализованы в лаборатории зоологического мониторинга Института систематики и экологии животных СО РАН на примере птиц (и других групп животных) в отдельных физикогеографических странах, в том числе на Западно-Сибирской равнине. На первом этапе оценивались численность и распределение птиц в пределах основных ландшафтов, природно-географических зон, подзон и провинций — этот этап следует считать инвентаризационным. На втором этапе выявлены основные закономерности пространственной организации животного населения.

Развитие методологии количественных исследований в биогеографии (и в орнитогеографии как ее разделе) определяется ее основной задачей, которая формулируется следующим образом: «Биогеография — наука о закономерностях распределения и сочетания сообществ организмов и их компонентов — растений, животных и микроорганизмов»¹. Однако биогеографическое изучение всех компонентов биоценозов часто оказывается нереальным в силу слишком больших временных и материальных затрат и сложности сочетания принципиально различных методов исследования отдельных таксономических групп организмов на единой пространственно-временной основе. Поэтому проблемы географии сообществ обычно решаются на примере отдельных таксономических групп организмов (таксоценов), входящих в состав биоценозов. Общие тенденции в размещении таксоценов в значительной степени отражают закономерности распространения биоты в целом.

Птицы представляют собой одну из таких модельных групп. В связи с их высоким биологическим разнообразием, неограниченной способностью к перемещениям, широким спектром мест обитания, они являются хорошим индикатором состояния экосистем. Размещение птиц, наряду с другими факторами, в значительной степени определяется кормовыми и защитными свойствами их местообитаний. В связи с этим, ландшафтно-зональные особенности распределения птиц оказываются в той или иной мере сопряжены с таковыми растений и беспозвоночных животных.

На основе изучения распределения птиц и фаунистического районирования значительные успехи российской орнитогеографии были достигнуты благодаря работам А. Н. Северцова, М. А. Мензбира и П. П. Сушкина^[1][2]. Как продолжение их работ была обоснована необходимость не только развития фаунистических исследований, но и изучения особенностей формирования животного населения, в том числе населения птиц. Эти проблемы разрабатывались и реализовывались А. П. Кузякиным, А. Н. Формозовым, А. Г. Вороновым и Н. А. Гладковым (1960) и другими исследователями^[3]. Вместе с тем одной из основ теории зоогеографии является разграничение изучения фауны с исторических позиций, как результата эволюциии организмов и фауногенетических процессов, и исследование географии животного населения, которое является результатом филоценогенеза и формируется преимущественно под воздействием современных ландшафтно-зональных условий. При этом в процессах развития сообществ особенно значима структура ландшафта, включая положение в нем разных элементов живого покрова, которые играют корректирующую роль по отношению к более общим зонально-климатическим условиям¹.

Причины широтно-зональных и долготно-секторных изменений экосистем и их животных компонентов объясняются различиями в климате, растительности и, в конечном счете, продуктивности биоценозов. При этом с использованием методов математической статистики, в частности, корреляционного анализа, показаны количественные зависимости географических изменений обобщающих показателей фауны и населения наземных позвоночных от некоторых параметров среды их обитания. Так, П. В. Терентьев оценил зависимость богатства фауны от широты, долготы местности и климатических показателей^[4][5]. Ю. Г. Пузаченко^[6] показал, что изменения плотности населения птиц лесной зоны Евразии коррелируют не столько с продуктивностью биоценозов, сколько с продолжительностью безморозного периода.

Многие работы, выполненные на ограниченных площадях, решают проблему воздействия более частных экологических факторов, чем зонально-климатические, на население птиц. Часть этих работ связана с воздействием на орнитокомплексы возраста лесонасаждений, состава лесообразующих пород, сукцессионных смен растительности. Прослеживается положительная зависимость плотности и видового разнообразия орнитокомплексов от усложнения горизонтальной и вертикальной (ярусной) структуры растительности. Большинство работ, выполненных в Западной Европе, в связи с давней и обширной антропогенной трансформацией ее территории, отмечают воздействие на население птиц степени урбанизации и уничтожения лесной растительности, фрагментации лесных ландшафтов, различий в рельефе и практике землепользования и ряда других факторов.

Ландшафтно-географический принцип орнитомониторинга сводится к учету птиц на ландшафтной основе с последующим выявлением связей пространственной неоднородности орнитокомплексов и среды их обитания. При этом обследуются различные стадии сукцессий и антропогенных трансформаций выделенных ландшафтных урочищ. Эти пространственные изменения населения птиц могут интерпретироваться как временные ряды. Изменения местообитаний оцениваются по соотношениям их площадей, которые считываются с природно-географических карт, аэрокосмических и космических снимков. Это позволяет охарактеризовать современное состояние населения птиц, ретроспективные и перспективные различия орнитокомплексов, оценить ресурсы охотничье-промысловых птиц и численность редких и исчезающих видов, а также общие ресурсы в кадастровом плане. Наиболее важное значение подобных работ заключается в выявлении закономерностей пространственно-временной динамики сообществ птиц и причин, ее определяющих.

Исходя из задачи определения таких закономерностей, за наименьшую единицу рассмотрения в нашем исследовании принято население птиц типологически выделяемого ландшафтного урочища. Первый, подготовительный этап работы сводился к выбору ключевых участков, которые располагались таким образом, чтобы наиболее полно охватить существующее разнообразие ландшафтов и ландшафтных урочищ, наиболее представительных по площади и характерных для той или иной территории. Учетные маршруты внутри ландшафтных урочищ также прокладывались исходя из их ландшафтной структуры, т. е. набора фаций, их размеров и пространственной сопряженности. Одновременно проводилась балльная оценка факторов среды в местах проведения учетов птиц. При этом основное допущение сводится к тому, что связь населения птиц и природных условий их местообитаний системна, т. е. некоторым образом упорядочена, а не является только топической. Население птиц каждого ландшафтного урочища рассматривается как система наименьшего ранга, элементами которой являются слагающие сообщество виды. Структура таких систем, как сообщество и биоценоз, основывается на сходстве в экологических потребностях и возможностях видов и в некоторых случаях — на отношениях особей и видов между собой.

На втором этапе работы выполняется сбор и первичная обработка материала. Проводятся маршрутные учеты птиц с последующей оценкой их обилия в пределах выделенных местообитаний, а затем рассчитываются обобщающие показатели орнитокомплексов.

На третьем этапе формируется новая познавательная система более высокого уровня, элементами которой служат варианты орнитокомплексов всей исследуемой территории, а связями между ними — соотношения сходства и различия. На этом этапе главным является выделение структуры такой системы, т. е. территориальная дифференциация орнитокомплексов и определение основных направлений их пространственных изменений. Группировка вариантов населения птиц проводится методами автоматической классификации по типологическому принципу, т. е. с учетом их сходства, независимо от пространственной сопряженности. Результаты наших работ подтвердили, что типологические различия в условиях среды больше влияют на качественный и количественный состав населения птиц, чем пространственная сопряженность их местообитаний. Основные выявленные тенденции изменений сообществ птиц сопоставляются с проявлением факторов среды, выбираются самые значимые из этих факторов, наиболее полно совпадающие с территориальными изменениям орнитокомплексов. Главные из этих факторов образуют пространство, в котором ориентируются графическое изображение выявленной пространственно-типологической структуры населения птиц.

На последнем, четвертом этапе исследований выявляется пространственная организация населения птиц. Это организующая, упорядочивающая часть системы взаимодействия населения птиц и среды их обитания, рассматриваемая вместе с общими закономерностями ландшафтно-зональных изменений сообществ. При этом наиболее существенным результатом является оценка степени совпадения в проявлении выделенных ранее структурообразующих факторов и территориальной неоднородности сообществ птиц. Проводятся как индивидуальные расчеты по каждому, относительно простому фактору, так и множественные по их сумме и неразложимым сочетаниям (природным режимам). Эти расчеты позволяют оценить силу воздействия рассматриваемых факторов на пространственные изменения орнитокомплексов, определить иерархию значимости этих факторов и установить степень структурированности, упорядоченности сообществ. Под силой воздействия факторов среды на население птиц подразумевается не только причинно-следственная, но и любая корреляционная сила связи, определяющей здесь является степень зависимости изменений сходства орнитокомплексов и градаций рассматриваемых факторов.

Полученные оценки связей факторов среды с пространственной неоднородностью населения птиц позволяют определить полноту объяснений установленных закономерностей территориальных изменений орнитокомплексов. Более подробно методы классификации орнитокомплексов и выявления их пространственной структуры и организации будут рассмотрены далее.

• [1] Воронов А. Г. Общие вопросы биогеографии и ее основные направления на современном этапе // Биогеография. Т. I. М., 1976, С. 8—97.
• [2] Северцов Н. А. О зоологических (преимущественно орнитологических) областяхвнетропических частей нашего материала // Изв. Русск. географического общества.1877. Т. XIII, Вып. 3. С. 125—155; Мензбир М. Д. Орнитологическая география Европейской России. Ч. 1 // Уч. зап. Московского гос. ун-та, отд. естественно-историческое, 1882. Вып. 2—3, С. 1—524; Сушкин П. П. Птицы Советского Алтая. М. — Л.: Изд-во АНСССР, 1938. Т. 1, II.
• [3] КузякинА. П. Зоогеография СССР //Учен. зап. Моек. обл. пед. ин-та им. Н. К. Крупской, 1962. Т. 59. С. 3—182; Формозов А. Н. Количественный метод в зоогеографииназемных позвоночных животных и задачи преобразования природы СССР // Изв. АНСССР. Сер. геогр. 1951. № 2. С. 62—70; Воронов А. Г., Гладков Н. А. Биогеографическиеполевые исследования, их место и значение в географических экспедициях // Методыгеографических исследований. М., 1960, С. 222—230.
• [4] Чернов Ю. И. Эволюционный процесс и историческое развитие сообществ // Фау-ногенез и филоценогенез. М.: Наука 1984. С. 5—23.
• [5] Терентьев П. В. Опыт применения анализа варианты к качественному богатствуфауны наземных позвоночных СССР // Вестник Ленингр. ун-та. 1963. № 21. С. 17—26.
• [6] Пузаченко Ю. Г. Географическая изменчивость обилия и структуры населения птицлесных биоценозов // Орнитология. Вып. 8. М.: Изд-во МГУ, 1967. С. 109—122.